CN115079487B - 应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像采集技术领域，特别涉及应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法，定位装置用于定位舌头与镜面显示设备之间的距离，镜面显示设备上设置有摄像头、显示屏和主控板，摄像头和显示屏连接于主控板，摄像头用于拍摄舌像，显示屏用于显示所拍摄的舌像，镜面显示设备上设置有补光灯和光敏传感器，补光灯和光敏传感器连接于主控板，光敏传感器用于采集环境光的明暗，补光灯用于为拍摄补光。与现有技术相比，本发明的应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法通过捕捉当前环境光以及补光算法进行补光，定位装置定位舌头与摄像头之间的距离，利于舌像精准采集以及舌诊的智能化应用普及。
Description
【技术领域】
本发明涉及图像采集技术领域，特别涉及应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法。
【背景技术】
舌诊是中医问诊中的重要一环，现阶段借助AI及图像识别的技术得以使得大量中医医技智能化实现。而舌诊的智能化识别依赖于准确的舌像采集，但由于现阶段舌像的采集因摄像头参数(对焦、曝光、白平衡等)不同、环境光不同、舌头与摄像头的距离不同(人脸、舌头、背景对光的反射)，对同一人同一时间的舌像拍摄也会存在较大差别，故现阶段舌诊的智能化应用无法进行普及。
【发明内容】
为了克服上述问题，本发明提出一种可有效解决上述问题的应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法。
本发明解决上述技术问题提供的一种技术方案是：提供一种应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法，包括镜面显示设备和定位装置，所述定位装置用于定位舌头与镜面显示设备之间的距离；所述镜面显示设备上设置有摄像头、显示屏和主控板，所述摄像头和显示屏连接于主控板，所述摄像头用于拍摄舌像，显示屏用于显示所拍摄的舌像；所述镜面显示设备上设置有补光灯和光敏传感器，所述补光灯和光敏传感器连接于主控板，所述光敏传感器用于采集环境光的明暗，补光灯用于为拍摄补光。
优选地，所述镜面显示设备包括镜面玻璃型材框和背板，所述背板通过螺丝固定于镜面玻璃型材框的背面，所述镜面玻璃型材框和背板之间形成容置空间；所述摄像头、显示屏、主控板、补光灯和光敏传感器均设置于容置空间内。
优选地，所述镜面玻璃型材框的正面设置有第一透光孔、第二透光孔、第三透光孔和第四透光孔，第一透光孔、第二透光孔、第三透光孔和第四透光孔呈矩形分布，所述光敏传感器包括第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器，所述第一光敏传感器位于第一透光孔内侧，第二光敏传感器位于第二透光孔内侧，第三光敏传感器位于第三透光孔内侧，第四光敏传感器位于第四透光孔内侧。
优选地，所述补光灯包括第一补光灯、第二补光灯、第三补光灯、第四补光灯、第五补光灯、第六补光灯、第七补光灯和第八补光灯，所述摄像头周围设置有环状灯架，所述第一补光灯、第二补光灯、第三补光灯、第四补光灯、第五补光灯、第六补光灯、第七补光灯和第八补光灯均匀设置于环状灯架上。
优选地，所述定位装置为下颚固定架，所述下颚固定架的一端固定于镜面显示设备的下端，所述下颚固定架的另一端设置有下颚托槽，所述下颚托槽用于支撑放置下颚，所述镜面玻璃型材框的底部设置有对位孔，所述下颚固定架包括一连接块，所述连接块上设置有与对位孔相匹配的对位柱，所述对位柱卡接固定于对位孔内。
优选地，所述下颚固定架包括一弧形连接条，所述弧形连接条的一端固定于下颚托槽，另一端固定于连接块。
优选地，所述应用于舌像拍摄的自适应补光方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，通过定位装置定位好下颚与摄像头的距离，伸出舌头；
步骤S2，光敏传感器采集当前环境光数据，将当前环境光数据与标准环境光数据比较得到C1、C2、C3和C4，并将C1、C2、C3和C4存入暂存区并分别记为A1、A2、A3和A4；
步骤S3，补光灯启动，调节至亮度最高，色温最高；
步骤S4，快速梯度下降搜索补光灯亮度和色温的最佳范围；
步骤S5，在最佳范围内搜索补光灯亮度和色温的最佳值；
步骤S6，当C1、C2、C3和C4均小于5时，摄像头拍摄舌像。
优选地，所述步骤S2中，第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器分别采集当前环境光数据并记为D1、D2、D3和D4，所述C1＝|150-D1|，C2＝|150-D2|，C3＝|116-D3|，C4＝|116-C4|。
优选地，所述步骤S4中，随机生成N1～N8、T1～T8值，第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器分别重新采集当前环境光数据C1、C2、C3和C4。
优选地，所述步骤S5中，当C1＜20时，N1～N3在上下10范围内调节，T1～T3在上下50范围内调节，直至C1＜5，确定N1～N3，T1～T3的最佳值。
与现有技术相比，本发明的应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法通过捕捉当前环境光以及补光算法进行补光，拍摄时通过下颚固定架固定舌头与摄像头之间的距离，设定固定摄像头硬件参数，以保证用户每次进行舌像拍摄时，都在同一环境，由同一参数的摄像头拍摄所得，有效降低外界因素对舌像采集的影响，利于舌像精准采集，有利于舌诊的智能化应用普及。
【附图说明】
图1为本发明应用于舌像拍摄的自适应补光装置的整体立体图；
图2为本发明应用于舌像拍摄的自适应补光装置的第一爆炸结构图；
图3为本发明应用于舌像拍摄的自适应补光装置的第二爆炸结构图；
图4为本发明应用于舌像拍摄的自适应补光装置的补光灯珠与摄像头位置关系图；
图5为本发明应用于舌像拍摄的自适应补光方法的流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图5，本发明的应用于舌像拍摄的自适应补光装置，包括镜面显示设备100和定位装置，所述定位装置用于定位舌头与镜面显示设备100之间的距离，确保每次舌像拍摄位于同一距离。
所述定位装置为下颚固定架200，所述下颚固定架200的一端固定于镜面显示设备100的下端，所述下颚固定架200的另一端设置有下颚托槽220，所述下颚托槽220用于支撑放置下颚，以维持人脸与镜面显示设备100之间的相对位置不变，从而维持舌头位置与镜面显示设备100位置相对不变。
所述镜面显示设备100上设置有摄像头130、显示屏160和主控板150，所述摄像头130和显示屏160连接于主控板150，所述摄像头130用于拍摄舌像，显示屏160用于显示所拍摄的舌像。
所述定位装置也可采用摄像头130和显示屏160进行辅助定位，通过摄像头130拍摄标准距离的图像，舌像拍摄时根据近大远小的规律，与标准距离的图像比较来判断拍摄距离。所述定位装置也可以采用三维距离传感器结合图像主动识别来进行定位，例如散斑结构光，条纹结构光，tof或者激光雷达等。
所述镜面显示设备100上设置有补光灯140和光敏传感器120，所述补光灯140和光敏传感器120连接于主控板150，所述光敏传感器120用于采集环境光的明暗，补光灯140用于为拍摄补光。
所述镜面显示设备100包括镜面玻璃型材框110和背板170，所述背板170通过螺丝固定于镜面玻璃型材框110的背面，所述镜面玻璃型材框110和背板170之间形成容置空间。所述摄像头130、显示屏160、主控板150、补光灯140和光敏传感器120均设置于容置空间内。
所述镜面玻璃型材框110的正面设置有显示区111，所述显示屏160位于显示区111内侧，通过显示区111对外显示。所述镜面玻璃型材框110的正面设置有摄像区112，所述摄像头130位于摄像区112内侧。所述摄像区112周围设置有一圈补光区113，所述补光灯140位于补光区113内侧。所述下颚托槽220位于镜面玻璃型材框110的正面前方。
所述镜面玻璃型材框110的正面设置有第一透光孔1141、第二透光孔1142、第三透光孔1143和第四透光孔1144，第一透光孔1141、第二透光孔1142、第三透光孔1143和第四透光孔1144呈矩形分布，所述光敏传感器120包括第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器，所述第一光敏传感器位于第一透光孔1141内侧，第二光敏传感器位于第二透光孔1142内侧，第三光敏传感器位于第三透光孔1143内侧，第四光敏传感器位于第四透光孔1144内侧。所述光敏传感器120根据明暗变化输出值范围为0～255，标准环境时，第一光敏传感器的示数为150，第二光敏传感器示数为150，第三光敏传感器的示数为116，第四光敏传感器的示数为116。
所述补光灯140包括第一补光灯141、第二补光灯142、第三补光灯143、第四补光灯144、第五补光灯145、第六补光灯146、第七补光灯147和第八补光灯148，所述摄像头130周围设置有环状灯架149，所述第一补光灯141、第二补光灯142、第三补光灯143、第四补光灯144、第五补光灯145、第六补光灯146、第七补光灯147和第八补光灯148均匀设置于环状灯架149上。所述第一补光灯141、第二补光灯142、第三补光灯143、第四补光灯144、第五补光灯145、第六补光灯146、第七补光灯147和第八补光灯148由驱动器单独控制，亮度分别为N1～N8(调控范围0～1000)，色温分别为T1～T8(调控范围0～9000)。
所述镜面玻璃型材框110的底部设置有对位孔115，所述下颚固定架200包括一连接块230，所述连接块230上设置有与对位孔115相匹配的对位柱240，所述对位柱240卡接固定于对位孔115内，实现下颚固定架200与镜面玻璃型材框110的连接。所述下颚固定架200包括一弧形连接条210，所述弧形连接条210的一端固定于下颚托槽220，另一端固定于连接块230。弧形连接条210用于在下颚托槽220和镜面玻璃型材框110之间形成一段距离，避免拍摄时舌头与摄像头130距离过近影响拍摄效果。拍摄时下颚应轻轻放置于下颚托槽220上进行定位，不可用力按压。
本发明的应用于舌像拍摄的自适应补光方法，应用本发明的应用于舌像拍摄的自适应补光装置，包括如下步骤：
步骤S1，通过定位装置定位好下颚与摄像头的距离，伸出舌头。
步骤S2，光敏传感器120采集当前环境光数据，将当前环境光数据与标准环境光数据比较得到C1、C2、C3和C4，并将C1、C2、C3和C4存入暂存区并分别记为A1、A2、A3和A4。
所述步骤S2中，第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器分别采集当前环境光数据并记为D1、D2、D3和D4，所述C1＝|150-D1|，C2＝|150-D2|，C3＝|116-D3|，C4＝|116-C4|。其中，A1与C1对应，A2与C2对应，A3与C3对应，A4与C4对应。
步骤S3，补光灯140启动，调节至亮度最高，色温最高。
所述步骤S3中，第一补光灯141、第二补光灯142、第三补光灯143、第四补光灯144、第五补光灯145、第六补光灯146、第七补光灯147和第八补光灯148的亮度分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8，色温分别为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8，N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8均调节至亮度最高1000，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8均调节至色温最高9000。
步骤S4，快速梯度下降搜索补光灯140亮度和色温的最佳范围。
所述步骤S4中，根据八个补光灯140与第一透光孔1141、第二透光孔1142、第三透光孔1143和第四透光孔1144之间的相对位置，划分为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，第一补光灯141、第二补光灯142和第三补光灯143影响第一区域，第三补光灯143、第四补光灯144和第五补光灯145影响第二区域，第五补光灯145、第六补光灯146和第七补光灯147影响第三区域，第七补光灯147、第八补光灯148和第一补光灯141影响第四区域。所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域分别为第一透光孔1141、第二透光孔1142、第三透光孔1143和第四透光孔1144的周边区域。
所述步骤S4中，随机生成N1～N8、T1～T8值，第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器分别重新采集当前环境光数据C1、C2、C3和C4。
若C1＞A1或C1≥20，则N1～N3，T1～T3向下调节，下降值为亮度N下降10，色温T下降50；
若C2＞A2或C2≥20，则N3～N5，T3～T5向下调节，下降值为亮度N下降10，色温T下降50；
若C3＞A3或C3≥20，则N5～N7，T5～T7向下调节，下降值为亮度N下降10，色温T下降50；
若C4＞A4或C4≥20，则N7～N8、N1，T7～T8、T1向下调节，下降值为亮度N下降10，色温T下降50。
重复以上步骤，直至C1≤A1或C1＜20，C2≤A2或C2＜20，C3≤A3或C3＜20以及C4≤A4或C4＜20，确定亮度和色温的最佳范围。
步骤S5，在最佳范围内搜索补光灯140亮度和色温的最佳值。
所述步骤S5中，当C1＜20时，N1～N3在上下10范围内调节，T1～T3在上下50范围内调节，直至C1＜5，确定N1～N3，T1～T3的最佳值。
当C2＜20时，N3～N5在上下10范围内调节，T3～T5在上下50范围内调节，直至C2＜5，确定N3～N5，T3～T5的最佳值。
当C3＜20时，N5～N7在上下10范围内调节，T5～T7在上下50范围内调节，直至C3＜5，确定N5～N7，T5～T7的最佳值。
当C4＜20时，N7～N8、N1在上下10范围内调节，T7～T8、T1在上下50范围内调节，直至C4＜5，确定N7～N8、N1，T7～T8、T1的最佳值。
步骤S6，当C1、C2、C3和C4均小于5时，摄像头130拍摄舌像。
与现有技术相比，本发明的应用于舌像拍摄的自适应补光装置及方法通过捕捉当前环境光以及补光算法进行补光，拍摄时通过下颚固定架200固定舌头与摄像头130之间的距离，设定固定摄像头130硬件参数，以保证用户每次进行舌像拍摄时，都在同一环境，由同一参数的摄像头130拍摄所得，有效降低外界因素对舌像采集的影响，利于舌像精准采集，有利于舌诊的智能化应用普及。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种应用于舌像拍摄的自适应补光装置的使用方法，其特征在于，包括镜面显示设备和定位装置，所述定位装置用于定位舌头与镜面显示设备之间的距离；
所述镜面显示设备上设置有摄像头、显示屏和主控板，所述摄像头和显示屏连接于主控板，所述摄像头用于拍摄舌像，显示屏用于显示所拍摄的舌像；
所述镜面显示设备上设置有补光灯和光敏传感器，所述补光灯和光敏传感器连接于主控板，所述光敏传感器用于采集环境光的明暗，补光灯用于为拍摄补光；
所述定位装置为下颚固定架，所述下颚固定架的一端固定于镜面显示设备的下端，所述下颚固定架的另一端设置有下颚托槽，所述下颚托槽用于支撑放置下颚，所述镜面显示设备包括镜面玻璃型材框，所述镜面玻璃型材框的底部设置有对位孔，所述下颚固定架包括一连接块，所述连接块上设置有与对位孔相匹配的对位柱，所述对位柱卡接固定于对位孔内；
所述镜面显示设备包括背板，所述背板通过螺丝固定于镜面玻璃型材框的背面，所述镜面玻璃型材框和背板之间形成容置空间；所述摄像头、显示屏、主控板、补光灯和光敏传感器均设置于容置空间内；
所述镜面玻璃型材框的正面设置有第一透光孔、第二透光孔、第三透光孔和第四透光孔，第一透光孔、第二透光孔、第三透光孔和第四透光孔呈矩形分布，所述光敏传感器包括第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器，所述第一光敏传感器位于第一透光孔内侧，第二光敏传感器位于第二透光孔内侧，第三光敏传感器位于第三透光孔内侧，第四光敏传感器位于第四透光孔内侧；
所述补光灯包括第一补光灯、第二补光灯、第三补光灯、第四补光灯、第五补光灯、第六补光灯、第七补光灯和第八补光灯，所述摄像头周围设置有环状灯架，所述第一补光灯、第二补光灯、第三补光灯、第四补光灯、第五补光灯、第六补光灯、第七补光灯和第八补光灯均匀设置于环状灯架上；
与所述一种应用于舌像拍摄的自适应补光装置对应的一种应用于舌像拍摄的自适应补光装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤 S1，通过定位装置定位好下颚与摄像头的距离，伸出舌头；
步骤 S2，光敏传感器采集当前环境光数据，将当前环境光数据与标准环境光数据比较得到 C1、C2、C3 和 C4，并将 C1、C2、C3 和 C4 存入暂存区并分别记为 A1、A2、A3 和 A4；
步骤 S3，补光灯启动，调节至亮度最高，色温最高；
步骤 S4，快速梯度下降搜索补光灯亮度和色温的最佳范围；
步骤 S5，在最佳范围内搜索补光灯亮度和色温的最佳值；
步骤 S6，当 C1、C2、C3 和 C4 均小于 5 时，摄像头拍摄舌像；
所述步骤 S2 中，第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器分别采集当前环境光数据并记为 D1、D2、D3 和 D4，所述 C1= |150-D1 |，C2= |150-D2|，C3= |116-D3 |，C4= |116-D4 |；
所述步骤 S4 中，随机生成 N1~N8、T1~T8 值，第一光敏传感器、第二光敏传感器、第三光敏传感器和第四光敏传感器分别重新采集当前环境光数据 D 1、D 2、D 3 和 D 4；第一补光灯、第二补光灯、第三补光灯、第四补光灯、第五补光灯、第六补光灯、第七补光灯和第八补光灯的亮度分别为 N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7 和 N8，第一补光灯、第二补光灯、第三补光灯、第四补光灯、第五补光灯、第六补光灯、第七补光灯和第八补光灯的色温分别为 T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7 和 T8；
所述步骤 S5 中，当 C1＜20 时，N1~N3 在上下 10 范围内调节，T1~T3 在上下 50 范围内调节，直至 C1＜5，确定 N1~N3，T1~T3 的最佳值。
2.如权利要求 1所述的一种应用于舌像拍摄的自适应补光装置的使用方法，其特征在于，所述下颚固定架包括一弧形连接条，所述弧形连接条的一端固定于下颚托槽，另一端固定于连接块。
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